MOVE语言首个GAS设计：Aptos 链上的GAS 花费如何计算？

AptosLabs于10月14日公布了Aptos的GAS计划，因为MOVE语言的上一个版本其实是打算在没有GAS的前提下运行的，所以并没有为GAS计划做好准备，所以Aptoslabs此次为Aptos建立的GAS计划是MOVE语言首个GAS设计，被官方称为「一场冒险」。

在Aptos的GAS计划中，AptosLabs表明了自己制定GAS的原则、流程、如何计算GAS、后期GAS费调整以及积极接受Aptos社区的建议，本文由AptosGlobal编译。

GAS计量是Aptos和其他很多区块链的基本概念，它定义了执行和存储链上交易所需的计算和存储资源量的抽象计算。GAS计划将链上所有执行所消耗的成本确定，用于计算执行交易期间使用的GAS花费。

流程

为了有效的执行，我们在Aptos链上的流程是：

1）定义我们的原则；

2）准备一个评估框架，以确定每个执行的价格；

3）为Move建立GAS计量系统和安全GAS代数；

4）将上游GAS框架导入Aptos；

5）使GAS框架具有存储意识；

6）最后，进一步细化GAS计划。

原则

我们的定义原则是:

1、操作的成本应该与网络上的可用资源直接相关(例如CPU、内存、网络、存储I/O和空间使用等)。此外，当技术和流程改进后，GAS所需的成本应该要随之降低。

Circle：自推出以来USDC的流通量以平均每年860%的速度增长:金色财经报道，?稳定币USDC发行商Circle发文称，在过去几年中，像数字现金一样运作的稳定币已经迅速增长，自2018年推出以来，USDC的流通量以平均每年860%的速度增长。与同期法定美元的平均增长率仅有8%相比，数字货币对全球商业的重要性日益明显。

随着数字经济越来越多地利用区块链网络的速度、可组合性和普遍性，USDC等稳定币在链上点对点和商业支付以及其他有用的经济活动中发挥了主导作用。2022年，USDC仅在以太坊区块链上就促成了近4.5美元的交易量，其中约2.7万亿美元集中于与智能合约的互动，用于去中心化金融和其他链上应用。[2023/2/21 12:20:18]

2、Gas应该由链上治理设置，并且可以无缝配置。

3、Gas可以防止对网络中固定资源集的DoS攻击，并且可能需要根据网络情况通过治理建议迅速进行调整。

4、Aptos的GAS价格反映了Aptos基金会加速增长和保持区块链人人可及的愿望。

5、鼓励在设计中做出好的选择——例如优先考虑安全性、模块化、断言等事件。

计算GAS

当用户提交交易时，他们还必须在事务中指定两个数量:

Maxgasamount:?以GAS单位计量。这是用户(即，交易发送者)愿意为执行交易花费的最大GAS单位数。

数据：4亿枚BUSD从Binance转移到未知钱包:金色财经报道，Whale Alert监测数据显示，400,000,000枚BUSD从Binance转移到未知钱包。[2022/11/24 8:04:38]

Gasunitprice:以每单位GAS的八进制计算，其中1八进制=0.00000001APT(=$10^{-8}$)。这是用户愿意支付的GAS价格。

在执行过程中，交易将被收取:

1）固定成本，固定基数加上大额交易的额外费用。

2）执行成本，用于执行Move指令。

3）读取成本，用于从持久存储读取数据。

4）写入成本，用于将数据写入持久存储。

最终的交易费用可以用消耗的GAS总量(以GAS单位计算)乘以GAS单价来计算。例如，如果一笔交易消耗670个GAS单位，而用户在交易中指定的天然气单位价格为每单位100Octa，那么最终的交易费用为670*100=67000Octa=0.00067APT。

如果一个交易在执行过程中耗尽了gas，那么发送方将根据最大gas量收取费用，并且该交易所做的所有更改都将被恢复。?

建立一个GAS计划表

1、基本配置

GAS计划中有几个组成部分与单个操作的细节无关，包括交易大小和最大GAS单位(不同于用户在交易中指定的最大GAS量)。

SBF：之前试图救助的一些公司并非都会盈利:金色财经报道，在最近的一篇文章中，?彭博社分享了FTX首席执行官Sam Bankman-Fried曾试图救助一些正在下沉的加密相关业务。这使他的公司损失了大约10亿美元，SBF并非所有这些投资都会盈利。

\u2028其中一家是Voyager Digital 从Alameda Research获得贷款的公司在 7月份破产，尽管一个月前从Voyager获得了4.85亿美元。另一家从FTX获得贷款的公司是BlockFi。它同意接受4亿美元的信贷，同时获得购买这家公司的期权。这位亿万富翁强调，他的目的不仅仅是为了在这些交易中赚钱，而是为了支持那些在当前看跌的加密货币市场中遭受损失的公司。[2022/9/1 13:01:25]

2、交易规模?

对于大多数交易，交易规模可能在千字节的数量级。然而，Move模块的发布很容易就有几千字节，而Aptos框架大约有100KB。大多数用户模块的大小一般在4KB到40KB之间。最初，我们将交易规模的值设置为32KB，但根据社区的反应，要求提供更多空间以简化应用程序开发，因此我们将交易规模调整为64KB。

非常大规模的交易会导致整个网络的带宽成本提高，并可能对性能产生负面影响。如果被滥用，内存池会被鼓励忽略规模更大的交易，因此我们的方法是在最大规模交易的大小和可访问性之间取得平衡。?

Immutable Games Studio已解雇多名区块链游戏设计师:金色财经报道，据高级游戏设计师詹姆斯韦克汉姆（James Wakeham）在社交媒体披露，Immutable Games Studio 已经解雇了包括他在内的多名员工。Immutable Games Studio是以太坊二层解决方案Immutable X背后的公司，推出过多个区块链游戏，包括NFT卡牌游戏Gods Unchained、以及和即将推出的移动动作角色扮演游戏Guild of Guardians，此前以25亿美元估值完成了2亿美元融资。[2022/7/27 2:40:05]

3、最大GAS单位

GAS计划中的的最大GAS单位定义了一个交易最多可以执行多少操作。注意！这不同于用户在交易中指定的最大GAS量。

GAS计划的最大GAS单位直接影响到一个交易可以执行多长时间，将其设置过高可能会导致对区块链产生负面性能影响交易。例如，用户可能忘记在while循环中有一个增量，从而导致无限循环，这是一个常见错误。我们发现，即使我们进行了最大的框架升级，我们仍然不到gas计划的最大gas单位的90%。?

4、执行?

为了评估执行成本，我们构建了一个基准框架，并在执行该框架时使用

Valgrind来分析MoveVM。它的输出是一组带注释的源代码，它告诉我们每行代码产生了多少机器指令。

全国首个城市标识数字藏品发布:7月19日消息，福州城市形象标识数字藏品首发暨“格物链藏”平台上线仪式在新店古城遗址公园举行，“有福之州”福州城市形象标识正式上链，成为数字藏品。本次发布的“格物链藏”平台是福州日报文化投资发展有限公司与福建鳌峰坊文化旅游产业发展有限公司共同发起的文旅艺术元宇宙平台，也是福建省首家接入腾讯云至信链的平台。（北青网）[2022/7/19 2:22:36]

在上述分析的帮助下，我们粗略估计了所有Move指令和本机函数的相对成本。然而，我们注意到这个方法与内联函数存在一些问题：它们不会自动包含在调用者的计数中。我们还看到，这只发生在我们分析某些Move指令时，我们可以通过将数字相加来解决这个问题。

随后，通过考虑增强系统稳健性和安全性的编码范例，团队得出了最终执行的机器指令数量。这个数字依次与存储和最大GAS单位进行权衡，以确定它们在GAS计划中的当前值。

5、存储

每当访问存储在持久存储中的账本状态项或数据时，Aptos节点都会向存储设备发出读取或写入。每秒的数据访问总数取决于存储设备的带宽和IOPS容量。与gas调度计算部分的CPU周期类似，数据访问是区块链用户在系统负载时通过费用市场竞争的瞬时稀缺性，此外，写入数据的磁盘占用成本在链上是永久的。Aptos团队通过考虑这些成本来设计存储GAS计划。

访问和存储任何状态项都会产生与验证整个区块链状态的数据结构

水母默克尔树：

https://github.com/aptos-labs/aptos-core/blob/main/developer-docs-site/static/papers/jellyfish-merkle-tree/2021-01-14.pdf）相关的成本。此成本与不同状态项的基数有关。还有一个成本与每个项目的大小成正比。要对一个状态项进行操作，费用为：

存储GAS费=item_fee+(byte_fee*bytes)

读、创建和写

对状态项的任何访问都属于以下三种类型之一:读、创建或写。访问按项目费和字节费收费，如上面的等式所示。

读操作是最常见的操作，它只受瞬时资源稀缺的限制。因此，读取费用是根据磁盘IOPS(项目费用)和参考硬件规范的带宽容量进行校准的。

create是在状态存储中添加一个新项。因此，create增加了身份验证数据结构，使一切都变得更昂贵，因此成本最高。创建费用是根据网络拥有的参考磁盘空间进行校准的。因此，用项目(item_fee)和字节(byte_fee)填满磁盘需要大量的GAS。

写操作更新状态存储中的现有项。因此，写操作不会在身份验证数据结构中产生额外的开销。然而，通过修改现有的条目到更大的字节，仍然可以破坏磁盘。因此，我们对更新项中的字节收取与创建时相同的费用。

应该注意的是，与存储相关的成本是基于每一笔交易进行评估的:即使您多次读取/写入相同的资源，也只需要支付一次费用。

基于上述考虑，我们定义了6个GAS参数，它们构成了GAS总费用的组成部分。见以下:

per_item_read:根据IOPs进行校正

per_byte_read:根据实际带宽校准

per_item_create:根据目标总项目进行校准

per_byte_create:根据目标总大小进行校准-每个项目包含的第一个1KB

per_item_write:与per_item_read相同

per_byte_write:与per_byte_create相同

更多信息，请访问

https://aptos.dev/concepts/base-gas/#storage-gas。

稳定的GAS单位成本

无论以APT或法定货币的市场价值计算执行操作的成本如何，每个操作和交易本身都需要相对于存储和执行成本的固定单位成本。固定的gas单位成本有助于保持gas计划不变，并与APT的自由市场价值脱钩。此外，正确选择GAS单位的精确位数有助于保持GAS计划不变。考虑到这一点，Aptos团队以大约3位数的精度来表示GAS单位。因此，转账交易的成本大约是700个gas单位。

社区参与

即使我们对GAS计划投入了大量的精力，但是它还远远不够完善。作为一个社区项目，Aptos社区成员可以选择:

1）根据你的经验，找出GAS计划不合理的地方；

2）说出你对GAS计划的担忧，并参与社区讨论。

3）就Aptos上与GAS相关的治理提案进行投票。

如何调整GAS成本？

GAS计划作为链上配置被存储，但是可以通过Aptos治理提案进行更改，并且可以无缝添加新指令或原生功能。

GAS计划被设计为可扩展的，允许通过治理提案对其进行升级。随着Aptos和Aptos社区不断改进MoveVM并纳入用户反馈，GAS参数可以随着时间的推移进行调整。

有时，GAS公式可能需要超出链上配置的复杂更改。这些GAS公式通常用Rust编码，并通过链上GAS特征标志来区分。要升级这些公式，必须使用新公式更新节点软件，并以不同的GAS特征标志进行区分。然后必须发布节点软件并为节点运营商大量采用，最后，必须发布并批准治理提案才能使用新的gas版本。?

未来的工作

这是Move的第一个可行的GAS框架。它需要对MoveVM和Aptos-Core进行大量修改。我们希望这项工作为今后的工作铺平道路：

1）降低执行成本，拥有一个真实的GAS模型表明编译器和虚拟机在哪里有效率，团队可以改进其中的大部分以降低执行成本。

2）多维GAS计算，允许用户为执行和存储指定单独的预算。这样，用户就不必为因为代码编写不佳的应用程序花费过长的执行时间，支付高昂的gas价格。它还将允许对区块链端交易的最大Gas价格进行更细粒度的定义；

3）缓解臃肿状态，目前没有简单的方法来缩小状态集，除了合约显式删除事物。用户付钱删除数据可能会带来套利机会，用户在便宜的时候创建存储，在昂贵的时候删除它。Aptos推迟了解决这一挑战，这可能会削弱开发人员删除链上数据的动力。该团队正在探索每个项目TTL的概念，该概念将在TTL到期时删除未访问的状态项目。

责任编辑：Felix

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